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» » » SeaQuest busca los secretos del protón


Referencia: Symmetry.Magazine.org .
por Sarah Witman, 12 de noviembre 2013


La semana pasada, el experimento SeaQuest ha comenzado a explorar la estructura de los protones y el comportamiento de las partículas de las que están compuestos.


Los científicos interesados ​​en protones y en el mar de partículas que los componen están de buen humor esta semana. Son investigadores de 15 instituciones distintas que participan en el experimento SeaQuest, los que están viendo el flujo de haces del experimento y el flujo de datos de salida.

El experimento SeaQuest, radicado en el Fermilab y gestionado por un grupo de científicos del laboratorio Argonne, estudia la estructura de los protones y el comportamiento de las partículas de las que están hechos.

Los protones contienen un mar de partículas que hierve a fuego lento unidas por la denominada fuerza nuclear fuerte, que es la más fuerte de las cuatro interacciones fundamentales de la naturaleza, por encima de la fuerza débil, el electromagnetismo y la gravedad.

En el experimento, un acelerador de partículas envía un haz de protones a velocidades muy altas hacia una diana hecha de de hidrógeno líquido, deuterio, carbono sólido, hierro o tungsteno. Estos estallidos de haz vienen a ser cada 5 segundos durante un minuto.

Esto hace que los protones se desintegren y liberen los quarks y antiquarks que tienen dentro (Los antiquarks son la antipartícula de los quarks, lo que significa que tienen la misma masa, pero carga opuesta).

Los físicos de SeaQuest estudiarán con gran detalle las partículas que se liberan durante estas interacciones. Su objetivo es resolver las preguntas sobre las partículas que forman la masa visible de nuestro universo.

Inicialmente, los experimentadores esperan arrojar una luz sobre la estructura interna de los protones, en concreto, sobre la relación de quarks anti-up a los quarks anti-down,qe son dos tipos de antiquarks con diferentes propiedades.

Los resultados del predecesor de SeaQuest, el NuSea y el experimento Hermes de DESY, ambos en 1998, encontraron una sorpresa en la medición de esta relación, una tendencia hacia un valor de menos de uno. Esto sacudió los supuestos actuales sobre la simetría entre estas partículas y podría insinuar que tenemos una comprensión incompleta de la fuerza de interacción fuerte.

SeaQuest está reexaminando este concepto, utilizando un haz con una octava parte de la energía y 50 veces la luminosidad de NuSea.

"Pensamos que dentro de unos meses tendremos datos suficientes para confirmar lo que vio NuSea", según dice el físico de Argonne, Paul Reimer, portavoz de SeaQuest . "Entonces , por supuesto, quieren hacerlo mejor , que tendrá un año o más después de eso. "

El experimento también se destina a estudiar cómo une exactamente la fuerza fuerte a estas partículas subnucleares y cómo se modifican estos efectos cuando el protón está dentro del núcleo de un átomo, en lugar de aislado y separado de él. El momento angular de los Quarks, también llamado el "espín", se conoce por estar distribuido de forma distinta dependiendo de si el protón está "libre" o está enlazado dentro a un núcleo en el momento.

No obstante, otro objetivo del experimento es medir la cantidad de energía que pierden los quarks a medida que pasan a través de la materia nuclear fría. Estas búsquedas se estudiarán de forma simultánea.

La última vez que el SeaQuest vio un haz, fue durante su puesta en marcha, que duró alrededor de seis semanas, del 8 de marzo hasta finales de abril de 2012. Los datos de esa ejecución, dice Reimer, fue útil para depurar el detector y ultimar los algoritmos que se necesitan para tomar datos en esta ocasión.

En el último año y medio, mientras que el haz se cerraba por las actualizaciones programadas, los investigadores de SeaQuest y los técnicos usaron el tiempo de inactividad para hacer mejoras técnicas del espectrómetro del experimento (foto de arriba) que permitiera una mayor calidad del haz y mejor entrega suave de los protones, lo que debería traducirse en una mayor precisión.

Josh Rubin, postdoctorado en la Universidad de Michigan, señala que el detector y el experimento están dispuestos a asumir los misterios del protón. "Estábamos deseando la oportunidad de estudiar el mar de quarks."


- Imagen: por Sarah Witman, Fermilab
- Este artículo apareció originalmente en Fermilab Today
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